深度测序揭示人类多样性起源

 早期人类的经历已经嵌入了这些后代的DNA中，图为生活在非洲喀麦隆的俾格米人。 图片来源：Sarah Tishkoff 本报讯（记者赵路）在书写被发明很久之前，当最早的人类穿越非洲迁徙到欧洲时，他们并没有为自己的旅行记下一本账。然而他们的故事却已被牢牢地铭记，至少在某种程度上以另外一种形式：他们后代的脱氧核糖核酸（DNA）。对现存3个非洲狩猎部落进行的一项史无前例的DNA筛查如今填补了这个史前故事的一部分章节。这些发现暗示了新疾病的威胁、农业的开端、俾格米人矮小的原因，以及与一个未知人种的联姻。 对于那些想要搞清人类何以为人的科学家来说，来自世界各地的大量人类遗传信息都是可以利用的。但是美国宾夕法尼亚大学的遗传学家Sarah Tishkoff指出：“只有相当少的研究聚焦于非洲人，尽管这里曾是所有人类的老家。”因此她和博士后Joseph Lachance，连同一个多国研究小组，对今天生活在非洲的3个狩猎部落进行了DNA测序研究。他们分别是来自坦桑尼亚的哈扎人和桑达维人，以及喀麦隆的俾格米人，这些都是世界上最古老的种族。这些部落长期以来一直让人类学家感到困惑。他们依然都是狩猎者，但桑达维人曾与农耕部落通婚并已涉足农业；他们同时生有浅色的皮肤。相比之下，肤色黝黑的哈扎人在很大程度上保持了本色，尽管他们生活在距离桑达维人仅仅150公里的类似环境中。而生活在茂密丛林栖息地中的俾格米人依然是这颗星球上最矮小的人，其成年男性身高甚少超过1.5米。 在最新出版的《细胞》杂志刊登的这项新研究中，研究人员分别详细筛查了来自每个部落的5名个体的DNA——平均扫描每个基因组达60次。研究人员寻找了遗传编码中具有指示器作用的变异，从而有助于解释个体与族群之间的差异。他们发现了超过1340万个遗传变异，其中有300万个变异之前从未在人类中被发现。在这3个部落中，与嗅觉和味觉有关的遗传区域存在着显著的差异，这意味着每个部族的感官都已经适应了他们遇到的新气味和新食物。其他变异的特征模式包括与免疫系统活性和母乳中脂肪含量有关的基因。而有一种与大麻素受体——响应四氢大麻酚（大麻的活性组分）的一种细胞表面蛋白质——有关的变异却是哈扎人所独有的，Tishkoff的研究小组注意到，哈扎人会抽大量的大麻烟。这3个部落同时在产生参与损伤修复的血液化合物的基因中也有不同的变异。 研究小组同时发现了导致俾格米人身材矮小的新线索。在之前对俾格米人基因组进行的一项研究中，Tishkoff和同事已经发现了与脑垂体产生的调节身高的人类生长因子有关的基因变异。新的研究在名为HESX1的一个基因——它在胚胎发育过程中被激活并控制脑垂体自身的生长——中发现了俾格米人特有的44个变异。这一基因的突变引发了脑垂体紊乱，并最终导致身材矮小，但这些突变之前在俾格米人中并未被发现。另一方面，这44个变异在已经发表的非非洲人基因筛查中并未出现；而其在俾格米人中的普遍性表明它可能是有益的。 美国哈佛大学的人类进化生物学家Mary Ellen Ruvolo认为，尽管这些基因变异到底如何帮助俾格米人依然是个谜，但每个部族都以不同的形式拥有它们便是一个强有力的证据，表明它们参与了人对环境的适应过程。她认为这项研究向生物学家提出了新的挑战——搞清这些变异的作用是什么。例如，与嗅觉和味觉有关的变异在3个部族中存在差异的事实意味着这些变异在适应当地饮食中扮演了一个重要角色。Ruvolo说：“伤口愈合基因同样非常有趣。我们是不是都受益于相同程度的康复，或者是否有些人比其他人复原得更好呢？” 然而最让研究人员着迷的是，这项研究发现的遗传证据显示，所有3个部落都与一个未知且更为古老的种族——大概类似于欧洲尼安德特人在非洲的“副本”——进行了繁衍。不但哈扎人、桑达维人以及俾格米人都拥有一大段来自未知种族的DNA，而且数万年以前，同时代的欧洲人也与尼安德特人有过亲密的接触。Tishkoff强调，科学家并不指望能够找到这个神秘种族的化石标本，更不必说提取可用的DNA加以分析，但她预计，例如新研究所使用的这些遗传方法将有助于辨识这一未知的非洲祖先。 美国大学公园宾夕法尼亚州立大学的人类学遗传学家Mark Shriver表示：“这项研究为未来探索人类与更早的种群之间的融合建立了一个标准。”Shriver说，辨识非人类的祖先有助于我们以多种途径，而非一条途径了解自身的起源。他说，例如，之前的研究曾认为现代人通过与尼安德特人杂交而获得了大量的免疫系统基因；而其他的人类特征或许直接来源于其他的人族。